Podręcznik Fizyka 1 Liceum Nowa Era

Hej! Zbliża się sprawdzian z fizyki opartej na podręczniku Fizyka 1 Liceum wydawnictwa Nowa Era? Bez obaw! Przygotowałem dla Ciebie kompleksowy przewodnik, który pomoże Ci uporządkować wiedzę i zdać egzamin śpiewająco. Skupimy się na najważniejszych zagadnieniach i przykładach, które często pojawiają się na sprawdzianach. Pamiętaj, systematyczna praca i zrozumienie koncepcji to klucz do sukcesu!

Dział 1: Kinematyka

Ruch prostoliniowy

To absolutna podstawa! Musisz doskonale rozumieć pojęcia takie jak:

Położenie: Opisuje, gdzie znajduje się ciało w danej chwili.
Przemieszczenie: Zmiana położenia ciała. Pamiętaj, że to wektor!
Droga: Długość toru, jaki przebyło ciało. To wielkość skalarna.
Prędkość średnia i chwilowa: Prędkość średnia to stosunek całkowitego przemieszczenia do czasu. Prędkość chwilowa to prędkość w danym momencie.
Przyspieszenie: Zmiana prędkości w czasie. Również wektor!

Kluczowe wzory:

v = Δs / Δt (prędkość średnia)

a = Δv / Δt (przyspieszenie)

Dla ruchu jednostajnie przyspieszonego: s = v₀t + (at²)/2, v = v₀ + at

Na co zwrócić uwagę? Rozróżniaj drogę od przemieszczenia! Często w zadaniach wymagane jest obliczenie obu tych wielkości. Ćwicz rozwiązywanie zadań z wykresów zależności prędkości od czasu (v(t)). Pole pod wykresem v(t) to droga!

Przykład: Samochód rusza z miejsca z przyspieszeniem 2 m/s². Oblicz, jaką drogę przebędzie w ciągu 5 sekund.

Rozwiązanie: Korzystamy ze wzoru s = v₀t + (at²)/2. Ponieważ samochód rusza z miejsca, v₀ = 0. Zatem s = (2 m/s² * (5 s)²)/2 = 25 m.

Ruch jednostajny po okręgu

Tutaj pojawiają się nowe pojęcia:

Okres (T): Czas jednego pełnego okrążenia.
Częstotliwość (f): Liczba okrążeń na sekundę. Pamiętaj, że f = 1/T.
Prędkość kątowa (ω): Szybkość zmiany kąta.
Prędkość liniowa (v): Związek z prędkością kątową: v = ωr, gdzie r to promień okręgu.
Przyspieszenie dośrodkowe (a_r): Zawsze skierowane do środka okręgu.

Kluczowe wzory:

ω = 2π / T = 2πf

a_r = v² / r = ω²r

Na co zwrócić uwagę? Pamiętaj o zamianie jednostek! Często prędkość kątowa podawana jest w obrotach na minutę (obr/min), a trzeba ją zamienić na radiany na sekundę (rad/s).

Przykład: Koło o promieniu 0.5 m obraca się z częstotliwością 2 Hz. Oblicz prędkość liniową punktu na obwodzie koła oraz przyspieszenie dośrodkowe.

Rozwiązanie: ω = 2πf = 2π * 2 Hz = 4π rad/s. v = ωr = 4π rad/s * 0.5 m = 2π m/s ≈ 6.28 m/s. a_r = v² / r = (2π m/s)² / 0.5 m = 8π² m/s² ≈ 78.96 m/s².

Dział 2: Dynamika

Zasady dynamiki Newtona

To fundament dynamiki. Musisz je znać na pamięć i rozumieć, co oznaczają w praktyce:

I zasada (Zasada bezwładności): Ciało pozostaje w spoczynku lub w ruchu jednostajnym prostoliniowym, jeśli nie działają na nie żadne siły lub siły się równoważą.
II zasada (Zasada proporcjonalności siły i przyspieszenia): Siła działająca na ciało jest równa iloczynowi masy ciała i jego przyspieszenia: F = ma.
III zasada (Zasada akcji i reakcji): Jeśli ciało A działa na ciało B siłą, to ciało B działa na ciało A siłą równą co do wartości i kierunku, lecz przeciwnie zwróconą.

Na co zwrócić uwagę? Zwróć uwagę na układy odniesienia. Zasady Newtona obowiązują tylko w inercjalnych układach odniesienia.

Przykład: Na ciało o masie 2 kg działa siła 10 N. Oblicz przyspieszenie ciała.

Rozwiązanie: Zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona: F = ma, więc a = F/m = 10 N / 2 kg = 5 m/s².

Rodzaje sił

Ważne jest, aby znać różne rodzaje sił i umieć je identyfikować w zadaniach:

Siła ciężkości (ciężar): F_g = mg, gdzie g to przyspieszenie ziemskie (ok. 9.81 m/s²).
Siła sprężystości: F_s = -kx, gdzie k to współczynnik sprężystości, a x to odkształcenie.
Siła tarcia: Zależy od rodzaju tarcia (statyczne, kinetyczne) i współczynnika tarcia (μ). T = μN, gdzie N to siła nacisku.
Siła oporu powietrza: Zależy od kształtu ciała, jego prędkości i właściwości powietrza.

Na co zwrócić uwagę? Przy rozwiązywaniu zadań rysuj diagram sił! To bardzo pomaga w zrozumieniu sytuacji i poprawnym zapisaniu równań.

Przykład: Ciało o masie 5 kg leży na poziomym podłożu. Współczynnik tarcia kinetycznego wynosi 0.2. Jaka siła jest potrzebna, aby wprawić ciało w ruch jednostajny?

Rozwiązanie: Siła potrzebna do wprawienia ciała w ruch jednostajny musi zrównoważyć siłę tarcia. Siła nacisku N = F_g = mg = 5 kg * 9.81 m/s² = 49.05 N. Siła tarcia T = μN = 0.2 * 49.05 N = 9.81 N. Zatem potrzebna siła to 9.81 N.

Dział 3: Praca, Moc, Energia

Praca

Praca (W) to miara energii potrzebnej do przesunięcia ciała pod wpływem siły. W = Fs cosα, gdzie F to siła, s to przemieszczenie, a α to kąt między wektorem siły a wektorem przemieszczenia.

Na co zwrócić uwagę? Praca może być dodatnia (gdy siła pomaga w ruchu), ujemna (gdy siła przeszkadza w ruchu) lub równa zero (gdy siła jest prostopadła do kierunku ruchu).

Przykład: Siła o wartości 20 N działa na ciało pod kątem 30 stopni do poziomu. Ciało przesunęło się o 5 metrów. Oblicz pracę wykonaną przez tę siłę.

Rozwiązanie: W = Fs cosα = 20 N * 5 m * cos(30°) = 20 N * 5 m * (√3/2) ≈ 86.6 J.

Moc

Moc (P) to szybkość wykonywania pracy. P = W/t lub P = Fv, gdzie v to prędkość.

Na co zwrócić uwagę? Jednostką mocy jest wat (W).

Przykład: Silnik wykonuje pracę 1200 J w ciągu 4 sekund. Oblicz moc silnika.

Rozwiązanie: P = W/t = 1200 J / 4 s = 300 W.

Energia

Ważne są rodzaje energii mechanicznej:

Energia kinetyczna: E_k = (mv²)/2.
Energia potencjalna grawitacji: E_p = mgh, gdzie h to wysokość.
Energia potencjalna sprężystości: E_s = (kx²)/2.

Zasada zachowania energii: W układzie izolowanym energia całkowita jest stała. Energia może zmieniać formę, ale jej ilość się nie zmienia.

Na co zwrócić uwagę? Pamiętaj o uwzględnianiu strat energii (np. na tarcie) w zadaniach, w których zasada zachowania energii nie jest w pełni spełniona.

Przykład: Ciało o masie 2 kg spada z wysokości 10 metrów. Oblicz jego energię kinetyczną tuż przed uderzeniem w ziemię (pomijając opór powietrza).

Rozwiązanie: Energia potencjalna na wysokości 10 metrów: E_p = mgh = 2 kg * 9.81 m/s² * 10 m = 196.2 J. Zgodnie z zasadą zachowania energii, cała energia potencjalna zamieni się w energię kinetyczną tuż przed uderzeniem w ziemię. Zatem E_k = 196.2 J.